Способ измерения диаметра пор и пористости фильтров

 

Союз Соаетскик

Социалнстнческни

Республик ои 741036 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080777 (21) 2509748/25-28 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 150б.80, Бюллетень Мо 22

Дата опубликования описания 180á,80 .

С 01 В 7/12

Государственный комитет

СССР во делам изобретений и открытий (53) УДК 531. 717. 1 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И. Звара, Б.A. Гвоздев и Т.С.. Зварова

Объединенный институт ядерных исследований (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ПОР И ПОРИСТОСТИ

ФИЛЬТРОВ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, в частности, для определения характеристик мелкопористых мембран, а именно фильтров, имеющих прямые цилиндрические каналы, например, ядерных фильтров .

Известен способ определечия диаметра пор с помощью оптического микроскопа, однако, он позволяет измерять диаметр до 0,4 мкм. Для прямого измерения диаметра пор менее 0,4 мкм требуется электронный микроскоп (1).

Такой метод является трудоемким и дорогостоящим, не применимым для мас- 15 совых анализов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения диаметра пор по расходу газа или жидкости, продавливаемому через фильтр (2). Однако, для реализации этого способа необходимо точное знание пористости фильтра или числа пор на единицу поверхности, что требует дополнительных измерений.

Целью изобретения является повышение производительности измерения диаметра пор фильтров.

Цель достигается тем, что производят измерение при не менее двух 30 значениях расхода газа при давлениях, соответствующих переходному режиму между вязким и диффузным течением данного газа прн постоянном перепаде давления на фильтре, а величину диаметра определяют из соотношения

32 „(8RT)1 а где А — коэффициент вклада диффузного течения газа в ° суммарный расход газа; — вязкость газа, пуаз;

R — универсальная газовая постоянная, 8,3 ° 10 эрг/К молы

Т вЂ” температура, К у

М вЂ” молекулярный вес rasa;

F а=-» — определяется эксперименР талъно;

Ь=М вЂ” определяется, экспериментально.

Число пор на см может быть определено, подставляя значение 4, из соотношения:

8®g и2 з4

52428В Я ЬР %% 7. а7 где с — толщина фильтра (длина по« ры), см;

Я вЂ” площадь фильтра, см

Предложенный способ реализ уе тс я с помощью стандартной установки, содержащей устройство для создания газового потока и расходомер газа. Ус- тановка снабжена также вентилем для регулирования перепада давления на фильтре и дифференциальным манометром для его измерения.

На фиг. 1 показана схема устанон— ки; на фиг, 2 — зависимость расхода. газа (V) от давления (p); на фиг. 3 такая же зависимость при добавочном травлении.

Схема установки (фиг. 1) содержит вакуумный насос 1 или баллон со сжатым газом, вентили 2 и 3 точной регулировки давления, вентили 4 и 5, манонакууметр б, фильтродержатель 7 с фильтром, расходомер 8, дифференциальный манометр 9.

Газовый поток создается разрежением с помощью вакуумного насоса или давлением с помощью баллона со сжатым газом. Перепад давления на фильтре Л измеряется дифференциаль»ым манометром и устанавливается ненти— лем 3. Давление на фильтре р измеряется манонакууметром б и регулируется вентилем 2. Среднее давление »а фильтлр ре определяется как p = р — .

Определение параметров ядерных фильтров производится следующим образом.

Исследуемый фильтр закрепляется н фильтродержателе 7 . Через фильтр пропускается поток газа со строго фиксиронанным перепадом давления на нем лр, регулируемым вентилем 3. При определенном значе»ии р замеряется расход газа при стандартных условиях .

Затем ус тананлив а етс я новое э начени е вентилем 2, фиксируется первоначальное значение QP вентилем 3 и вновь измеряется значение расхода газа. Таким образом, измеряются два или более значений расхода газа при различных р и строго фиксированном лр на фильтре. По этим данным строится зависимость расхода газа(V мл/мин см )

îi давления р (см. фиг. 2) . По точ— кам пров одитс я прямая и пересечение ее с осью ординат дает величину b, а разница между расходом газа при

Р-1 ата и b определяет величину а.

Расчет параметров фильтра произв одится по формулам, приведенным выше. Такой метод позволяет определять диа— метр пор ядерных фильтров н лиапаз >не от 0,05 мкм (из-за трудности достаточно точного измерения малых изменений расхода газа) до нескольких единиц мкм (когда d (P. ) .

В случае необходимости можно замерить диаметр пор менее 0,05 мкм.

Для этого измеряется расход газ 1 для одного значения р (величина b) ..Затем добавочным травлением того же фильтра увеличивается диаметр пор до измеримого значения d по значениям

1О а и Ь . Тогда искомый диаметр ! I

d = d ь (@Br. 3).

Проверка результатов измерения параметров ядерных фильтров данным способом с помощью электронного микроскопа показала, что различия в определениях не превышают + 5%. Экспрессность метода (измерение параметрон может быть произнедено за несколько минут) позволяет использовать его на полуавтоматических линиях про- изводства ядерных фильтров.

Формула изобретения

Способ измерения диаметра пор и пористости фильтров, заключающийся в том, что измеряют расход газа, проходящего через фильтр, о т л и ч а ю30 шийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, из— мере»не производят при не менее двух значениях расхода газа, при давлениях, соответствующих переходному режиму

35 между вязким и диффузным течением данного газа при постоянном перепаде давления на фильтре, а величину диаметра определяют по соотношению зз (вот) р а где Ф вЂ” коэффициент вклада диффузного течения газа в суммарный расход газа; (. — вязкость газа, пуаз;

R — универсальная газовая по45 стоянная, 8, 3-10 эрг/К моль;

Т вЂ” температура, К;

М вЂ” молекулярный вес газа; ь а= — — определяется эксперименP тально;

Ь=МГ, — определяется экспериментально.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. .Дытнерский Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей, М., Химия, 1975, с, 53.

2. Там же, с. 50 (прототип) .

Составитель A. Елагин

Редактор Н. Аристова Техред М.Кузьма Корректор М. Пожо

Заказ 3186/39

Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП .Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4